2.전력 시장의 도입
2.1 시장의 도입 이유 및 배경
2.2 일반적인 거래에 대한 소개
2.3 전력재의 정의 및 특징
2.4 전력산업 구조 모형 – 4단계
2.5 전력 에너지 시장의 거래 모형
2.6 전력 시장의 분류
2.7 전력 에너지 시장의 분류
2.8 전력 자유화 현황
2.1 전력 시장 도입 이유 및 배경
구조 개편 통합되어 있는 산업의 구조를 변경하여 경쟁과 선택을 가져오 는 것 – 구조의 문제
민영화 정부 소유의 회사를 민간 소유로 변화시키는 것 – 소유와 경영 의 문제
규제 완화 산업에 가해지던 법적 규제를 완화시키는 것 – 규제의 문제
구조 개편, 민영화, 규제 완화, 자유화는 다른 개념이며 동시에 또는 각 기 발생할 수 있음
구조 개편, 민영화, 규제 완화, 자유화는 다른 개념이며 동시에 또는 각 기 발생할 수 있음
자유화 전력사업에 경쟁을 도입하자는 것
독점 발생 이유
규모의 경제 가 발생하는 이유 규모의
규모의경제경제 가 발생하는 이유
계통은 클 수록 안정하며 이로 인해 설비의 확충이나 운용 비용이 절감 생산 시설의 규모가 커지면서 생산 단가가 작아지는 현상
발전 발전분야분야
송전송전분야분야
전력 산업이 독점을 유지할 수 있는 것은 규모의 경제가 존재하기 때문 전력 산업이 독점을 유지할 수 있는 것은 규모의 경제가 존재하기 때문
Ú
Ú범위의 범위의 경제 경제 (Economies of scope) (Economies of scope)
공정상 공정상 필요한 필요한 투입요소를 투입요소를 여러 여러 분야에서 분야에서 공동으로 공동으로 활용함으로써 활용함으로써 얻게 얻게 되는 되는 경제적
경제적 효과 효과
송전 계통의 경제 규모
발전기 발전기나 송전선의
고장 발생하면
부하에 전력 공급이 불가능
부하
한쪽 발전기나 송전선 의 고장 발생해도
부하 부하에 전력 공급이 가능
<Case 1>
<Case 2>
부하
수직 통합의 이유
전기의 비저장성
망사업의 자연 독점적 성격
한 회사가 발전, 수송, 판매를 담당하는 것 이 합리적
수직통합적 지역 독점 회사 정부의 규제가 따름
2. 값싼 가스 터빈 발전기의 등장 – 규모의 경제가 사라짐
$/MW 1930
1950
1970
1980
1990
화력 발전
복합화력
값싼 발전기에서 전력을 구입하고 싶은 소비자의 욕구 등장 신규진입의 전제: 신규발전 < 기존 매몰비용 (sunk cost) 1. 전기도 다른 재화처럼 생산(발전)과 서비스(망사업)가 분리
될 수 있다는 생각 대두Æ Open Access
전력 시장의 도입 배경
3. 정부 소유의 독점 기업에서는 비용 절감의 incentive가 부족
– 비효율적인 운용과 투자 발생
4. 규제 기관 자체도 적절한 규제에 대한 incentive가 부족 선진국의 규제 완화와 민영화: 경쟁을 통한 효율성의 제고 개발도상국의 경제혁신 및 제도 개혁: 민영화를
수반하는 제도의 개선으로 전력 산업의 합리화 추진
6. 소비자의 요구에 부응: 소비자들은 저렴한 요금에 양질의 서비스와 가격의 투명성 및 공급자의 자유로운 선택을 원함
7. 전력 산업의 성장이 포화상태에 이른 국가들의 투자가 성장 가능성이 높은 지역으로 몰림
5. 정보 통신 기술의 발달: metering에 적용
반대 주장들
1.
전기도 다른 재화처럼 생산과 서비스가 분리될 수 있다는 생각 대두- 정보의 불균형으로 운용의 어려움이 발생하고 시장 지배력을 가지는 전력 회사의 횡포 발생 가능성
2. 값싼 가스 터빈 발전기의 등장 – 규모의 경제가 사라짐
- 가스 터빈만으로는 수요를 충당할 수 없음. 시장에는 여전히 규모가 큰 발전기들이 존재하며 이들이 시장 지배력을 가지고 있음.
- 한국의 경우 가스 의 요금이 싼 것은 아님
3. 정부 소유의 독점 기업에서는 비용 절감의 incentive가 부족
4. 규제 기관 자체도 적절한 규제에 대한 incentive가 부족
- 한국의 경우 한전은 상당히 효율적인 공기업이었으며 전기 요금도 싼 편에 속했음
- 구조 개편은 추진하는데 막대한 체제 이전 비용과 시간이 필요함.
이 자원을 적절한 규제 조치를 취하고 규제자들을 교육하는데 사용한다면 오히려 더욱 효과적일 수 있음
6. 소비자의 요구에 부응: 소비자들은 저렴한 요금에 양질의 서비스와
가격의 투명성 및 공급자의 자유로운 선택을 원함- 소비자들은 복잡한 요금 체계보다는 간단한 요금 체계를 원함
5. 정보 통신 기술의 발달
- 전자 계량기 등 비싼 측정 기구들이 소비자에게 필요하며 거래 비용이 증가함
최적 자유화의 수준
MB(소비자 한계 편익)
자유화 정도
$
SMC(사회한계비용)
*
L
완전 자유화의 시나리오
SMC(사회한계비용) MB(소비자 한계편익)
자유화 정도
$
- 발전부문에 경쟁의 초점을 두고 구조개편 실시
- 급속한 발전설비의 확충을 위해 민간 및 해외 자본의 유치가 목표 개발도상국과 같이 전력 수요 성장률이 7%를 상회하는 국가의 경우
- 경쟁이 강조되는 분야는 발,송,배전, 판매판매 전반에 걸쳐 있음 - 전력시장 자유화의 목표는 효율성의 제고를 통한 전기요금의 인하
선진국과 같이 전력 수요 성장률이 2-3%인 국가의 경우
전력자유화 추진 동인(Driving forces)
2.2 일반적인 거래에 대한 소개 1, 수요와 공급
2, 시장 균형
3, 단기 비용과 장기 비용 4, Risk 와 Hedge 5, 거래 성립 방법
6, 거래소 거래와 쌍방 계약 거래 7, 현물과 파생 상품
8, 선물 계약(Future contract)과 선도 계약(Forward contract) 9, 용어 정리
수요의 법칙
어떤 상품의 가격이 내려감에 따라 그 상품의 수요량이 증가하는 현상이 나타날 때 수요의 법칙이 성립한다고 말한다.
소비자잉여(Consumer’s Surplus)
어떤 상품을 구입하기 위해 지불할 용의가 있는 금액에서 실제로 지불한 금액을 뺀 나머지수요 - Modeling the Consumers
수요 - Modeling the Consumers
수요의 탄력성(Elasticity of demand)
상품의 가격에 작은 변화가 생겼을 때 수요량에는 얼마의 변화가 생겼는지를 재기 위해 고안된 개념
|가격탄력성|>1: 탄력적(elastic)
|가격탄력성|<1: 비탄력적(inelastic)
|가격탄력성|=1: 단위탄력적(unit elastic)
가격탄력성의 결정요인•
상품의 성격•
대체제의 존재여부•
소비자의 전체 지출에서 차지하는 비중•
고려되는 기간의 길이π π π ε π
d dq q d
q dq
==
= 가격의변화비율 변화비율 수요량의
기회비용(Opportunity Cost)
어떤 행위의 기회비용은 이를 선택함으로 말미암아 포기해야 하는 여러 행위 중 가장 큰 가치를 갖는 행위의 가치로 측정할 수 있다.
공급의 법칙
가격이 올라가면 더 많은 양을 공급하려 한다는 것을 의미.
가격이 올라가면 생산자의 이윤도 따라서 오르기 때문에 공급량이 증가하는 것이 보통이다.공급 - Modeling the Producer
공급 - Modeling the Producer
생산자잉여(Producer Surplus)
생산자가 상품을 판매하고 실제로 받은 금액에서 최소한 받아야 하겠다고 생각하는 금액을 뺀 나머지공급의 탄력성(Elasticity of Supply)
공급의 가격 탄력성 결정 요인•
생산이 증가될 때 추가적으로 소요되는 비용•
생산 제품의 전환 용이성π π π ε π
d dq q d
q
dq
==
= 가격의 변화비율 변화비율 공급량의
시장의 균형(Market Equilibrium)
균형가격(Equilibrium Price)
경쟁시장에서의 균형은 수요측의 힘과 공급측의 힘이 맞아 떨어진 상태를 의미한다. 이렇게 균형이 이루어지게끔 만드는 가격을 균형가격이라고 한다.•
가격이 균형가격보다 더 높으면 수요량보다 공급량이 더 큰 초과공급(excess supply)상태•
가격이 낮으면 수요량이 공급량을 초과하는 초과수요(excess demand)상태) ( ) ( π * S π *
D =
) ( ) ( * 1 *
1 q S q
D − = −
q*
Global Welfare and Deadweight loss
Global Welfare (area A+B+C+D+E+F)
= the net consumers’ surplus (area A+B+E) + the producers’ surplus (area C+D+F)
생산자 독점에 의한 사회적 후생 손실
∑ )
( MCi S
P A
Pm(독점가격) Pc(경쟁가격)
B(독점시장의 균형)
E(경쟁시장의 균형)
D MR
O
S F
Qc Q Qm
• PmPcCB-소비자 잉여가 생산자 잉여 로 바뀐부분
• BCE-소비자 잉여 손실
• CFE-생산자 잉여 손실
•BFE-독점에 의한 사회 후생의 감소 C
생산자의 이윤 극대화
TR : 총수입 TC : 총비용
장기와 단기 (Long Run and Short Run)
Long Run and Short Run
고려의 대상이 되는 기간을 단기(short-run)와 장기(long-run)로 구분할 수 있다. 미리 정해진 시간의 길이를 기준으로 하여 단기와 장기를 구분하는 것은 아니다. 장,단기를 구분하는 기준은 고정투입요소가 존재하느냐의 여부가 된다.
단기에서는 고정투입요소의 성격을 갖는 생산요소가 하나 이상 존재한다.
장기에서는 모든 투입요소가 가변적이며 고정 투입요소는 존재하지 않는다.
총비용(total cost) = 가변비용(variable cost) + 고정비용(fixed cost)
가변비용과 고정비용: 상품생산량이 변해도 그 크기가 변하지 않는 비용을 고정비용이라고 하며, 생산량에 따라 크기가 달라지는 비용을 가변비용이라고 한다. 고정비용과 가변비용은 각각 고정투입요소와 가변투입요소를 투입하는데 드는 비용을 의미한다.
평균비용(average cost)는 상품 한 단위당의 생산비용을 나타낸다.총비용/생산량
한계비용(marginal cost): 상품의 생산을 1단위 증가시키는데 추가적으로 소요되는 비용을 의미.단기 비용 (Short-run Costs)
한계비용곡선
생산량이 작은 수준에 있을 때는 상품 생산량을 1단위 늘리기 위해 추가로 투입해야 하는 투입요소의 양이 비교적 작다. 그러나 생산량이 커지면 투입요소의 한계생산이 작아지기 시작하고 이에 따라 한계비용(MC)이 점점 커진다.단기 비용 (Short-run Costs)
단기 비용 (Short-run Costs)
평균비용곡선
생산량이 점점 늘면서 고정비용(FC)이 여러 단위로 분산되는 효과가 나오므로 평균비용(AC)이 점차 작아진다.
생산량이 어느 수준에 이르면 고정비용(FC)이 분산되는 효과가 평균비용(AC)에 별로 큰 영향을 주지 못한다.단기 비용 (Short-run Costs)
한계비용(MC)이 평균비용(AC)보다 작으면 생산량이 늘어날수록 평균비용(AC)이 작아지게 된다. 평균비용(AC)이 점차 작아질 때까지 규모의 경제가 있다고 한다.
한계비용곡선은 언제나 평균비용곡선의 최저점을 지난다.
(증명)AC=TC / q , dAC/dq = 0 따라서, MC = TC/q
장기에서는 공장이나 설비의 규모도 바꿀 수 있다는 의미에서 모든 투입요소가 가변적이라고 말할 수 있다
장기평균비용곡선은 여러 개의 단기평균비용곡선을 아래에서 감싸는 모양을 한 포락선의 형태를 가진다.
장기 비용 (Long-run Costs)
장기 비용 (Long-run Costs)
가정 : 기업이 여러 설비규모 중 하나를 선택할 수 있다면 당연히 평균비용이 가장 낮은 방법을 선택할 것이다.
장기한계비용(LRMC)과 단기한계비용(SRMC)은 고정투입요소가 최적화된 생산레벨에서만 같은 비용을 가진다.(y1)
단기적으로 보았을 때에는 A가 최소값이 되나, 장기적으로 여러 요소들을 고려하였을 때는 B가 최소값이 된다.
이 때, 최적 단기 한계 비용은 장기 한계 비용의 한 점 이 된다. 이를 모든 설비 수준에서 구하면 LRMC가 그려진다.
장기한계비용(LRMC)은 장기평균비용(LRAC)이 최소인 지점에서 만난다.
장기 비용 (Long-run Costs)
B
A
Risk :
market risk :
금리나 주가 환율 등 시장변수가 불리하게 변동하여 자산이나 부채 등이 예상치 못한 손실을 일으킬 수 있는 가능성 credit risk :
- 상대 계약자의 계약 불이행으로 피해를 입을 확률 또는 손실 정도
- ex)계약 실패, 계약의 재협상, 계약서의 부정확하고 애매한 내용을 이용한 법적 행동
- 계약 상대자의 정확한 credit 평가와 표준 계약 형식으로 거래함으로써 리스크를 줄일 수 있음
Risk & Hedge
Risk & Hedge
유동성 risk : 적은 유동성으로 인해 전의 시장가격과 비슷한 가격으로 전력 또는 파생상품을 사거나 팔지 못하는 리스크 operation risk :
- 부적절한 시장 운영 및 실패, 외부 사건 등에 의한 리스크 - ex)부서의 재조직, 운영절차의 변경, 새로운 컴퓨터 소프트웨어의 도입, 조작자의 실수 등
volume risk :
- 전력 거래량을 맞추지 못할 확률과 그 피해
Hedge :
불확실성을 제거하거나 경감하는 행위
거래의 성립 방법
연속 거래 방식
거래 시간 내에 매매당사자의 가격과 양이 일치하는 시점마다 거래가 성립되는 방식
예) 주식 거래, 전력 선도 시장
Auction 방식
일정 간격 (예 : 1日 1回)으로 매매 당사자가 주문을 내서 주문을 맞추고 조정해서 거래가 성립
예) 현물 전력 거래거래소 거래와 쌍방 계약 거래
거래소 거래 :
특정 지역에 행해진다. (물리적 장소, 가상공간)
거래 내용의 표준화•
거래비용저감, 유동성을 높임, 상품 사양, 결제 사양, 수주 양도 사양들 내용의 표준화예) Peak 전력 : 평일 8시부터 22시의 상품
•
신용 risk의 저감 : 일정 참가 자격, 거래소가 실제 거래 상대임•
가격 정보의 제공 : 투자 의사 결정을 좌우, 경제 infra로서 경제 활동을 원활하게 한다.
쌍방거래 :
개별적 교섭에 의해서 이루어짐
OTC 거래라고도 함
계약 내용의 유연성거래소 거래와 쌍방 계약 거래
거래소 설립의 목적
기존 기업의 여유 설비의 유효 활용
신규 사업자의 용이한 전원 확보
광역시장의 형성
요금 인하
가격정보의 공개
쌍방거래 : 불확실성 회피
거래소거래 : 수요변동대응 ( 30%정도가 적절)
파생금융상품(derivative)
개념 : A derivative is a financial instrument which has a value determined by the price of something else
기초자산의 의미 (다음중 어느 하나에 해당하는 것을 지칭)
통화(외국의 통화를 포함)
일반상품(농수산물, 축산물, 임산물,광산물, “에너지”에 속하는 물품 및 이 물품을 원료로 하여 제조하거나 가공한 물품)
신용위험(당사자 혹은 제 3자의 신용등급의 변동, 파산 또는 채무재조정 등으로 인한 신용의 변동)
그 밖에 자연적, 환경적, 경제적 현상 등에 속하는 위험파생금융상품(derivative)
파생상품의 의미(다음 중 어느 하나에 해당하는 것을 지칭)
기초자산이나 기초자산의 가격, 이자율, 지표, 단위 등에 의하여 산출된 금전 등을 장래의 특정 시점에 인도할 것을 약정하는 계약
당사자 어느 한쪽의 의사표시에 의하여 기초자산이나 기초자산의 가격, 이자율, 지표, 단위 등에 의하여 산출된 금전 등을 수수하는 거래를 성립시킬 수 있는 권리를 부여하는 계약
장래 일정기간 동안 미리 정한 가격으로 기초자산이나 기초자산의 가격, 이자율, 지표, 단위 등에 의하여 산출된 금전 등을 교환할 것을 약정하는 계약파생금융상품(derivative)
선물, 선도는 어떤 상품에 대하여 사전에 정한 장래의 어느 날에, 사전에 정한 가격에 매매할 약속이다
예) 현재 시점 : 5월 1일
8월 피크 시간대의 전력을 kwh당 10원에 매매하는 선도계약 ; 변동 가격의 고정화가 가능
Derivative의 의의
현물 가격의 risk 부분을 떼어서 그 부분만을 매매하는 도구선물과 선도의 비교
없음 있음
수수료
없음 (사계약) 거래 가격 공표 의무 있음
곤란 가능
전매
현물 인도가 원칙 현물 인도 또는 현금
결제 결제
있음(거래 상대의 신용도) 없음(거래소와의 계약)
신용 Risk
보통 상품 인도시에 한번에 일어남 시장 가격 변동에 따른
보증금의 조정 Cash Flow
Custom-made 계약 내용(거래 단위, 표준화
인도 장소, 품질 등)
쌍무 계약 거래소
거래 장소
선도 선물
Position (Long, Short, Neutral)
Position
계약으로서 가지고 있는 매입 또는 매도 잔고 예) 매입 포지션 100MWh매도 포지션 80MWh
총계 20MWh 매입 포지션 20MWh
Long Position
원래는 매입 계약의 잔고를 표현하는 말이었으나 상품이 복잡해짐에 따라 장세가 상승할 경우 유리한 경우를 말로 재정의됨예) 전력을 10월에 팔 권리 (put option)를 산 경우 – 전력 가격이 하락했을 때 유리하므로 short position
예) 전력에 대하여 살 때는 10원에 매입하고, 팔 때는 12원에 판다는 제시에서 가치 폭은 2원이다
이 예에서 Bid는 10원, Offer는 12원, Spread는 2원이다
Bid, Offer, Spread
차익 거래 (Arbitrage)
시장간 또는 상품간의 가격차를 이용하여 거의 risk없이 이익을 얻는 거래
예) 지역적으로 서로 다른 시장간의 arbitrage 시장 상황
•
서울 시장에서 5월물 매도 가격 10원•
부산 시장에서 6월물 매입 가격 12원•
서울에서 부산까지 수송 비용 1원, 수송 기간 1개월
Arbitrage 개요
서울 시장에서 5월물을 10원에 삼과 동시에 부산시장에서 6월물을 12원에 판다
5월에 서울 시장에서 10원으로 상품을 인수해서 1개월에 걸쳐서 부산으로 수송
6월이 되면 부산시장에서 상품을 12원에 인도
이익 = 12(판매 이익) – 10(매입 원가) – 1원(수송비) = 1원•
원금 10원을 조달하는 비용은 무시Player
Trader와 Broker
Trader는 거래 당사자가 된다
Hedger와 Speculator
Hedger : risk 회피 목적 시장 참여자
Speculator : risk를 안고 이익을 추구하는 시장 참여자(투기자)
Arbitrager
Market Maker
항상 매도 가격과 매입 가격을 동시에 제시하여 장을 리드하는 시장 참여자
시장의 유동성을 제공하는 중요한 역할2.3 전력재의 정의 및 특징
전력의 특징
1. 저장의 곤란성, 발전과 소비의 동시성,주파수 유지 => 전력 저장 장치
2.공공 필수재로서의 성격, 필수재, 수요의 가격에 대한 비탄력성, 낮은
대체성, 양질의 에너지 => 분산형 전원의 보급3. 현물시장의 가격변동 위험 감소 및 장기간 안정적 전력 인도를 위한
선물, 선도 거래와 같은 전력 파생 상품 존재4. 전력 품질의 차이에 따른 상품 존재 가능
5.유통제어의 곤란성,안정성 및 해외연계 =>FACT
6.긴 대상 기간 범위: 원자력 backend 처리
거래 상품으로서의 전력의 특수성
저장
동시동량(同時同量)의 원칙을 지키기 위하여 각종 Rule과 관련 Service가 존재한다. 현물과 선도, 선물 사이에 arbitrage가 없다.
동시동량(同時同量)의 원칙•
생산,소비되는 timing이 상품사양의 하나로 규정된다.예) 아침 8:00 – 아침 8:30 의 전력 => 30분 단위의 同時同量
•
Balancing Service•
순시 순시의 생산과 소비를 맞추는 service. 보통은 계통 운용자가 제공하고 송전요금의 형태로 요금을 받는다.
현물과 선도, 선물 사이에 arbitrage가 없다.예) 시장 상황
•
현물이 100원에 거래됨•
같은 상품의 선도가 120원에 거래됨•
선도일까지 상품저장비용이 10원•
100원을 빌린 경우, 선도일까지의 이자 5원•
[Arbitrage 행위]•
100원을 빌려서 100원의 현물 구입•
동시에 같은 상품을 선도 상품으로 120원에 판매함•
선도일까지 매입 상품을 저장함•
선도일에 선도 계약에 따라 120원에 판매함•
이익 = 120 – 100 – 10 – 5 = 5원유통과 탁송 제도
탁송의 개념
A 발전소
B 쇼핑센터
A 수전 지점에서 수전량을 측정 B 지점에서 공급량을 측정
(1) 수전량과 공급량이 각각 100kwh인 경우는 100kwh 탁송 완료
(2) A 지점 측정량이 80kwh이고 B 지점 측정량이 100 kwh인 경우
• 탁송량 80kwh + 계통 운영자 보전 20kwh
20kwh는 imbalance 요금으로 A에게서 징수함 (3) A 지점 100kwh, B 지점 80kwh의 경우
•
20kwh는 계통 운영자가 매입하고 그 가격은
시장 Rule에 의해서 B로부터 받음 계통운영자
일본의 Imbalance 요금제도
수전량 잉여분
수전량 부족분
10 % X % 3 %
3 % X % 10 %
변동 범위 초과 전력
선택 변동 범위 내 전력
표준 변동 범위 내 전력
선택 변동 범위 내 전력
변동 범위 초과 전력
Imbalance 요금 (¥ / kwh)
1.부족분 보전
표준 : 8.45 선택 : 11.65 초과 : 49.082. 잉여분 매입
표준 : 잉여 전력 구입 단가 선택 : 잉여 전력 구입 단가 X 0.5 초과 : 0
0 %
2.4 전력 산업구조 모형
구조 모형(4가지 모형):구조와 소유/경영Model 4 : 소매 경쟁
Model 2 : 발전 경쟁(구입 기관) Model 1 : 독점
구 조
공 영 국 영 소 유 / 경 영
Model 3 : 도매 경쟁
사 영
전력산업 구조모형
독 점
발전 경쟁
도매 경쟁
소매 경쟁
국가별 현황
국영
공영
사영 소유/경영
구조형태
Model 1 Model 2 Model 3 Model 4
US
New Zealand
NZ
France
England
& Wales
Korea
England
& Wales
NZ NZ
Korea Korea
US US
France
France
Model 1 - 독점
발전사업자
수직 통합 도매/배전 구분
발전사업자
도매공급자 도매공급자
배전사업자 배전사업자
수용가
POOL을 통한 내부거래
Energy
Sales Energy flows in same
company
수용가Model 2 - 발전 경쟁(구입기관)
분리된 경우(북아일랜드) 통합된 경우 (PURPA 하에서의 미국)
Energy Sales
Energy flows in same company
SingleBuyer IPP IPP IPP
Disco Disco Disco
Cust Cust Cust
Disco
IPP IPP
Utility Owned generator
Cust Cust
- 최종 소비자 가격 규제
- -
최종최종소비자소비자가격가격규제규제Single Buyer
Model 3 - 도매 경쟁
IPP IPP
Disco Disco
Customer
IPP IPP
Disco Disco
Customer Customer Customer IPP
도매 시장
- 다수의 배전x 판매회사
- 포획 수용가 (captive customer)의 요금 규제
- -
다수의다수의배전배전xx판매회사판매회사-
-
포획포획수용가수용가(captive customer)의 (captive customer)
의요금요금규제규제Model 4 - 소매 경쟁
발전회사
(공 기업)
발전회사
(민간 기업)
발전회사(민간 기업)
전력입찰 시장
입찰 판매
입찰 구매
배전/판매 회사 배전/판매 회사
소비자 조합
기존민자 발전회사 기존민자 발전회사
입찰
직거래
입찰 판매
소비자 소비자
입찰 구매
전력 시장에서의 거래
“권리”의 형태 로 존재하는
전력 상품
Physical flow & Financial flow
Summary
YES NO
NO
Choice for final NO
Customers?
YES YES
NO
Choice for NO
Retailers?
YES YES
YES NO
Competing Generators
Competition in generation and choice for final customers Competition in
generation and choice for
Discos Competition in
generation- single buyer Monopoly at
all levels
Definition
Model 4 Retail competition Model 3
Wholesale competition Model 2
Purchasing agency Model 1
Monopoly Characteristic
2.5 전력 에너지 시장 거래 모형
전력 거래의 의의
전력 융통 : 보완적인 존재송수전회사의 공급력이 확보되어 있는 것을 전제로 공급력의 여유가 생긴 경우에 수전회사의 높은 운전비로 전력을 공급하는 것을 억제하는 한편, 송전회사의 낮은 운전비로 전력을 공급하여, 쌍방의 운전비를 절감하기 위한 수급(受給)
경제 융통
환경특성을 고려하여, 풍수기나 야간과 같은 경부하일 때, 기저 공급여력을 서로 유용하게 활용하기 위한 수급(受給)
광역 상호 협력 융통
전력설비의 돌발적인 고장이나 기후의 급변 등에 대응하고, 수급 불균형을 완화하기 위한 수급(受給) 수요 상호 응원 융통
도매 전력 시장의 역할
전기의 안정 공급 확보 측면(전원개발촉진)
신뢰성있는 가격 정보 제공 -> 전원투자 리스크 판단가능 ->적정한 전원개발 유도
전기의 안정 공급 확보 측면(광역적인 공급력 유효활용의 활성화)
지역단위의 공급력-> 광역단위의 공급력
수요가의 선택폭 확대
신규 시장 참여가 용이해짐Supply – Chain 속에서의 위치 (전기 사업자 측면)
수급 조정
폭넓은 수급 조정 확보 가능
Market Risk 관리
시장 가격의 불확실성을 관리하기 위한 상품10원
T1 (현재)
선도 계약을 매각
가격 상승
가격 하락
2원 손해 2원 이익
T2 (미래)
시장 가격으로 계약을 사들임
12원
8원
POOL Model
POOL
발전 1
배전 발전 2 발전 3
수요 1 수요 2 수요 3
발전 사업자 발전
일정 주파수
60Hz
판매사업자
송전회사
SO MO
Compulsory POOL
M1 M2
Example)
발전사업자
Pool
‘A’
판매사업자
‘갑’
Assumption: Pool
Assumption: Pool 시장
시장가격: 70가격: 70원
원/kWh/kWh
차액정산계약차액정산계약가격가격
: 60 : 60원
원/kWh /kWh
1000kWh 1000kWh
원 원/ 60,000 60
1000
=
×
kWh kWh
원 원/ 10,000 )
60 70 ( 1000
=
−
×
kWh kWh
원 원/ 70,000 70
1000
=
×
kWh kWh
정산 : [60,000 원] 정산 : [70,000 원-10,000원]
=60,000원
Voluntary POOL
Example)
Bilateral trading Model
양방향 거래 (Bilateral trading)
구매자와 공급자 존재
당사자 간에 자유로의 계약거래 당사자를 제외한 정보는 즉시 공개됨 거래 당사자를 제외한
거래량 및 가격 등은 정보 제공기관이 공개 비 공 개
정보 공개
불특정 다수의 전산화된 거래
(주식거래와 유사) 표준화된 형태
Flexible 거래 조건등
매우 싸다 작다
크다 (협상 성공 비용) 거래 비용
매우 짧다 (시간, 분, 초 단위) 표준화된 기간
(예: 일, 주 등) 수개월 ~ 수년
거래 Lead Time
매우 작다 표준화된 량
매우 크다 (수십만~수백만 kw) 거래량
Electronic Trading Trading
“Over The Counter”
Customized Long Term Contracts 거래 종류
특징
Pool 과 양방향 거래의 비교
개별적 운영 중앙 집중적 운영
운영
Real Time Balance +
시장참여자 계획의Feasibility Check Spot 시장 운영 +
SO의 역할
급전지령당사자 간의 합의에 의한 가격 결정 입찰에 의해 수요와 공급이
만나는점 (SMP) 가격 결정
계약을 통한 거래 입찰을 통한 거래
거래 형태
거래 당사자 모든 공급자와 수요자
참가자
양방향 거래 비교항목
Pool
전력 거래 모델에 대한 세계 석학들의 주장 및 시사점
Hogan (Harvard)
Pool model (PJM이 대표적)Wilson (Stanford)
반(反) pool 모델 (Texas 가 대표적)
계통운용자가 가격결정 : 시장에서의 선택여지가 없음Joskow (MIT)
중간적 입장이나 미국에서는 Pool Model이 우위라고 주장
유럽
유럽의 많은 나라에서 Bilateral Model을 선택했음
Bilateral model의 실제 test는 송전혼잡이 발생했을 때의 성공 여부에 달림
시사점
Pool Model – 시장 지배력이 효과적으로 관리되는 경우 유효
Bilateral model – 혼잡관리가 잘 될 경우 유효세계 각국 전력 시장의 양방향 거래 비율
전력 거래에 필요한 최소 기능(1)
전력 자유화가 도입된 국가 및 지역의 전력 공급 체제
전력 거래소를 통한 도매전력 시장(Pool형 거래)와 쌍방계약 전력 거래가 병존한다.
도매 전력시장은 거의 공통적으로 전일 시장과 수급균형을 보정하는 real time 시장으로 구성된다.
전력 거래에 필요한 최소 기능(2)
모든 전력이 도매전력시장에서 거래되는 Compulsory Pool에서 쌍방계약 전력거래가 병존해야 하는 이유
발전 측의 협조행동이나 담합 등에 의해서 가격조작이 일어날 가능성이 있기 때문
양 거래 제도간의 상호 견제, 감시기능이 기대됨
계통내의 전력 거래의 경제성, 효율성을 유지하기 위하여
계통의 운용 및 제어에 필요한 Ancillary Service의 확보는
필수적이다.
2.6 전력 시장의 분류
Capacity market
Ancillary서비스 시장
에너지 시장
2.6.1 Capacity market
SO는 피크 부하와 예비력 여유분의 용량을 확보하고 있어야 함.
용량시장은 공급사업자가 발전설비 용량 의무를 완수하기 위하여 발전 설비를 credit으로 거래 하는 시장
필요한 용량 확보 방법.
선도 선물 시장을 통한 양방향 거래로 확보.
용량 시장을 통한 확보.2.6.2 Ancillary서비스 시장 Ancillary Service의 확보
전력 시장에서 Ancillary Service의 필요성
전력시장의 창설과 동시에 전력계통의 신뢰성, 안정성을 확보하기 위한 계통운용, 제어는 새로운 서비스로 생각됨
전력 시장에서는 에너지의 거래가 주체이고 계통운용, 제어가 보조적 위치이기 때문에 Ancillary Service로 칭함
Ancillary Service의 역할•
전력 거래간의 수급 불균형의 해소, 사고 등에 의한 전력 부족분의 해소 등.Ancillary 서비스 항목(1)
주파수 조정
물리적 수요와 공급의 불일치로 주파수 변동
주파수 조정•
짧은 시간(수초이내) : 발전기의 조속기(Governor)•
수분 이내의 주파수 조정: 자동발전제어(AGC:Automatic Generation Control)예비력
운전예비력(Spinning Reserve): 운전 중인 발전기의 출력 여유분으로 10분 이내에 응동할 수 있는 예비력
대기 예비력(Non-Spinning Reserve): 계통에 병입되지 않은 운영예비력Ancillary 서비스 항목(2)
무효전력 및 전압 조정
목표: 각 모선의 일정한 전압을 유지(0.95pu~1.05pu)
무효전력의 생산: 발전기, 송전 계통( 캐패시턴스와 리액턴스, 탭조절 변압기)
무효전력의 소비: 소비자, 송전계통(송전선로)자체 기동 서비스
목표: 광역정전 발생시 전력 시스템 복구
수력발전, 소형 디젤발전기는 수동이나 충전기에 저장된 에너지로 재 가동이 가능
시스템 운영자는 시스템을 복구 할 수 있는 충분한 양의 전원을 마련해야 한다.
이러한 서비스를 Black-start 서비스라고 함
서비스에 필요한 용량을 Black-start capacity 라고 함Ancillary Service의 종류 조달 방법 및 가격
(1)
○
수급 balance를 해소 하기 위한 발전기의 출력 조정
예비력 공급 - 순동 예비력 - 운전 예비력 - 대기 예비력 - Back-up 서비스○
수요상정의 오차나 부하 변동에 대해 계통주파수의 조정 및 연계계통간의 연계선 조류를 규정 값 내에 유지하기 위한 발전기의 출력 조정
주파수 제어 - Gov.제어 - AGC - 부하 추종 및주파수 제어 - 주파수 응답 등
시장 조달의적정성 내 용
분 류
Ancillary Service의 종류 조달 방법 및 가격(2
)
Δ
광범위한 정전시 계통 복귀를 위해서 단독으로 발전기를 기동하여 전력 공급
Black StartΔ*
계통전압을 유지하기 위한 발전기 및 조상설비로 부터의 무효전력 공급과 전압 제어
전압 제어-
무효전력 보상및 전압 제어
시장조달의 적정성 내 용
분 류
주1) Δ* - 계통내의 지점별로 그 필요량이 틀려서 시장공급이 쉽지 않음
Ancillary Service의 종류 조달 방법 및 가격
Ancillary Service의 가격
규제 요금 방식•
총괄 원가 방식
시장 가격 결정 방식
공동 비용으로서의 배분방식•
비용의 회수 및 시장 참여자에의 공평성 중시
한계 비용 배분 방식•
효용성 중시2.7 전력 에너지 시장의 분류
Futures and Forwards Market
Day-ahead market (Spot Market)
Real-time market
The Futures and Forwards Market
선도/선물 시장
장기적으로 공급자와 수요가 간의 계약에 의한 재정적인 거래 형태
특정한 인도 시점, 정해진 가격과 물량으로 거래
BETTA의 선도 시장에서거래 되는 상품
Prompt Market•
day 상품 : 거래기간 1주•
weekend 상품 : 거래기간 2주•
week 상품 : 거래기간 4주
Forwards Market•
Month 상품 : 거래기간 여섯 달•
Quarter 상품 : 거래기간 4 quarters•
Season 상품 : 거래기간 10 seasonsBETTA의 선도 시장 예시
prompt market 의 5/1 [
Off Peak 상품] 이용 시 (현시점 3/31)
Off peak 상품•
해당일의 19:00~ 7: 00 전력 공급 상품•
1주일 전에 상품개설, 1주 동안 판매 (rolling one week)•
4/24 부터상품의 구입 가능Day-ahead(Spot) market
물리적인 거래형태
입찰 방법
매 정해진 시간에 대하여 공급과 수요에 대한 입찰시장 가격의 결정
발전 입찰, 수요 입찰이 만나는 점에서 가격이 결정정산
인도일의 각시간에 대해서 정산이 이루어짐
하루 24시간 간격으로 정산이 이루어짐급전 계획
입찰 결과를 바탕으로 급전 계획(schedules)수립1차 수급계획 책정
•전일 시장에 입찰한 수요량에 대해 입찰 발전 유닛의 스케줄링, LMP 산정
•입찰을 바탕으로 수급계획을 작성하고, 조류계산의 결과, 혼잡이 발생하는 경우는 입찰 전원 유닛 별로 스케줄링을 한다. 그 결과는 전일 시장의 LMP에 반영된다.
전일 시장 입찰 접수 전일 시장 입찰 마감
거래계획, 전일LMP, 수요상정, 예비력의 목적치의 정보공개 리얼타임 시장, regulation시장 입찰 접수 0:00
12:00
16:00
18:00 2차 수급계획 책정
•계통신뢰도의 고려 등, PJM의 수요예측 에 바탕을 둔 발전계획의 책정
•발전사업자는, ISO로부터 통지된 발전 유닛 스케줄에 따라서 발전스케줄을 조정 한다. 내용을 변경하는 경우에는, 2차 수 급계획의 책정을 할 때 대응한다.
22:00 거래계획, 전일LMP, 수요상정, 예비력의 목적치의 정보공개
24:00
0:00 운용당일
24:00
실시간으로 수급운용(ancillary service, 수급밸런스…) 실시간
시장 Regulation
시장 전일 시장
추가 유닛의 기동정지계획 책정
•PJM수요예측·발전계획이 변경된 경우 등, 필요에 따라 실시한다
PJM의 에너지시장 및 regulation 시장의 운영 스케줄
Real-time market (Regulation Market)
실시간 운영을 위한 시장
실시간 시장 참여 조건
시장에서 요구하는 조건을 만족하는 발전기/부하실시간 시장은 실제 입찰, 최소비용, 안전적 제약 급전을 고려하여 최소거래 시간 단위로 정산가격이 결정됨.
2.8 전력시장의 세계 동향 유럽 동향
□ EU회원국 25개국으로 확대
□ 환경친화적 에너지정책 추진
ETS (Emission Trading Scheme),배출권 거래제,를 2005년 1월부터 시행
2010년까지 발전연료의 22%까지 재생에너지 비율 확대
환경친화정책은 화석연료로 생산되는 전력의가격인상요인으로 작용함
유럽 전력 시장의 변화
각국의 전력 시장 자유화는 1990년대 초부터 진행 되어 왔음.
전력 시장 자유화는 독점 기업의 분리, 경쟁 시장 체제 도입을 통해 이루어 졌으며 소비자에게 낮은 가격의 전력 공급을 하기 위해 노력 하고 있음. Pool 이나 Bilateral 시장 체제를 여러 나라에서 도입해 실행중임.
엔론 사태
•전력 시장 관련 회사 신용 등급 급락
• 에너지 거래 관련자들에 대한 강도높은 조사
시장의 유동성 감소
안정기
• 시장의 내구성 증명
• 유럽 의회의 지속적인 자유화 추진
• 금융권의 전력 시장 참여
시장의 유동성 확보
유럽 전력 시장의 변화
전력 산업의 인식 변화
• 전력 시장에서의 전력 거래량과 거래 경험 축적
• 파생상품 거래 시장 발전
• Credit Risk Management 도입
투자 자산으로써 전력 인식
유럽 전력 시장의 변화
유럽 동향 (계속)
□ 전력시장 자유화 확대
1996년 전력 산업의 기능적 분할 및 시장 자유화 추진
2004년 7월부터 주택용을 제외한 모든 소비자에게 전력시장 개방
2007년 7월 전력시장 완전자유화 시행
목표 : 시장에 대한 비차별적인 접근 제공, 소비자 보호, 공정한 사업 환경 조성, 시장 지배력 감소
시장 통합의 장애요인
기존 발전사업자들의 시장지배력, 송전망 부족으로 발생하는 국가간 병목현상, 국가별로 다른 송전혼잡관리방식
전력거래 촉진과 비차별적 전력망 접속을 위하여 송전계통운영자(TSO) 및 배전계통운영자(DSO)를 기타 사업부문으로부터 분리하도록 권고함시장 개방 동향
All 100
영국 30
0 스위스 0
비주택 100
0 스페인
비주택 66
0 슬로바키아
All 75
0 슬로베니아
비주택 100
30 포르투갈
All 80
22 폴란드
20GWh 100
33 네덜란드
비주택 57
0 룩셈부르크
>0.1GWh 79
30 이태리
비주택 67
0 헝가리
All 100
100 독일
비주택 68
30 프랑스
>0.1GWh 55
0 체코공화국
>10GWh 90
35 벨기에
All 100
30 오스트리아
유자격 소비자 기준 시장개방 (%)
(2005/01/01) 시장개방 (%)
(1999/02/19) 국가명
유럽 동향 (계속)
□ 전력공급신뢰도 및 계통연계
2003년 세 차례의 광역정전사고
설비노후화 및 부족한 계통연계가 원인
전력공급 신뢰도에 대한 관심 증가
연계된 유럽 전력계통의 안정적 운영 노력
송전계통운영자의 중립과 독립성 보장이 중요미국의 전력 시장 동향
1990년대 초반
QF (Qualified Facility),IPP (Independent Power Producer), FEPC의 탁송 명령 권한까지 발전 부분 시장 참여, 규제완화 및 탁송 제도 정비
각 주간의 전기 요금 격차
예) 주택용 요금(1990년)•
미국평균 : 7.38 [$/kWh]•
와이오밍주 : 4.39 [$/kWh]•
뉴욕주 : 11.4 [$/kWh]95
북미의 RTO/ISO 상황
ISO (Independent System Operator)
RTO (Regional Transmission Organizations)
1990년 후반
송전권의 공정한 access ISO
광역계통 안정운용 RTO
2003년 8월 미국 북동부 정전 이후 ERO (Electrical Reliability Organization) 설립
2005년 8월 에너지 정책법에 명시
송전 투자 인센티브 제공
송전선 입지의 연방 정부 지원
2007년 부터 NERC가 ERO 활동 개시97
미국 각주에서의 소매 자유화의 도입 상황
2004년 말 50주중 16개 주에서 완전 자유화
대형 수용가만
실시(OR+NV )
가정용 수용가의자유화 실시를 연기(MT)자유화 실시를 연기하고 있는
중(OK+WV) 전면자유화 실시 중(16개 주 + DC)
재편을 고려하고 있지 않음(26개 주)
소매 자유화를 일시 중단(CA)
재편법을 폐지(AR+NM
)
하와이, 알라스카 : 재편을 고려하고 있지 않음
SIEPAC (Interconnected Electric System of the Central America
Counties)의 스페인어The SIEPAC Project
6개국 사이에 50MW이하의 용량을 가진 송전 선로가 연결되어 있음
300MW 용량의 송전선로 을 구축할 계획
230KV송전선로는 경간 (span)이 1830km이고 16개의 고전압 변전소 을 연결
2004년-송전선로 시공의 경쟁 입찰을 통해 2007년도에 완공할 계획The SIEPAC LINE
유럽 동향(프랑스)
EU Directive에 따라 전력시장 개방을 추진중( 전체 전력량의 68%, 2004.7월 기준)
2000년 1월: 전력공사(EDF)의 송전부문 분리(RTE) 완료.
2001년 11월:전일시장의 도입
2004년 6월:선물시장의 도입
2004년 7월: 전력공사(EDF)의 정부지분 30% 민간 매각 추진.아시아 동향(일본)
2000년 3월:
전기사업법 개정 및 전력 부문에 경쟁을 도입하는 전력 자유화 실시- 500kW 이상 고객(2004.4, 전체판매량의 40%) - 50kW 이상 고객(2005.4, 전체판매량의 63%)
2005년 4월:
도매전력거래소(JEPX) 업무개시아시아 동향(중국)
2002년 12월: 중국 전력 공사 분할(송배전 2, 발전회사 5,
기타 4)
현재 중국 6개 지역 계통 중 3개 지역(북동부, 동부, 남부)에서 시범적으로 도매전력시장을 운영중
전력 구매 계약(PPA)보다 시장도입을 통해 발전 설비 확충 추진
비젼 : 일관성 있고, 개방되며, 경쟁적이며, 적절한 정부규제 전력시장
전체적 동향 요약
미국 : 시장 원리에 모든 것을 맡김
영국 : 개입 용인 형(形) 전면 자유화 (cf. 원자력에는 개입)
일시적
북구 : 집권주의적인 시장경제화( 규제당국의 개입)
점진적주요 전력 시장 변천 과정
Apr 1990:
UK Pool opens
Jan.
1991:
Norway launches Nordpool
Jan.
1996:
Sweden in Nordpool
Oct 1996:
New Zealand
NZEM
Jan 1998:
PJM ISO created
Mar 1998: Cal
Jan.
1998:
Finland in Nordpool Dec 1998:
Australia NEM opens
Nov 1999: NY
May 1999:
ISO-NE opens
Jan. 2000:
Denmark in Nordpool
Mar 2001:
NETA replaces UK Pool
July 2001:
ERCOT opens
May 2002:
북미지역
1990 1992 1994 1996 1998 2000
Jan.
2001:
유럽 등
Apr. 2001:
Korea CBP Apr 2005:
BETTA replaces NETA
Jan 2007:
KONTEK (Germany) in Nordpool
July 2005:
2002 2004
모델 국가 TO SO MO 전력회사 형태
TSO 영국 UKPX , AP X -UK 송전분리
노드딕 NordPool "
프랑스 P O W ERNEX T 송전부문 회계분리
독일 EEX , LPX "
스페인 O MEL 송전분리
포르투갈 O MIP "
뉴질랜드 M-co "
MO/SO 캐나다 O HO 송전분리
미국 PJM 각 전력회사 수직통합
미국 뉴욕 각 전력회사 "
미국 뉴잉글랜드 각 전력회사 "
호주 각 전력회사 "
한국 KEP CO 수직통합 및 지배적 사업자
분리형 브라질 각 전력회사 O NS MAE
텍사스 각 전력회사 ERCO T Q S Es
이탈리아 ENEL GRTN GME
KP X PJM NY ISO IS O -NE NEMMCO REE
REN Transpower
IMO NGT
각 전력회사 EdF(RTE) 각 전력회사
국가별 계통 및 시장 형태
주요국가 및 지역에서의 전력거래 형태
실시간 거래, 선도 거래,전일 거래, 선도 거래, 전일 거래 NGC(계통운영자)가 개설
UKPX UK APX 영국
전일 거래 NEM (전국통일시장)
호주
선도 거래, 전일 거래, 실시간 거래 Nord Pool
노르웨이 스웨덴 핀란드 덴마크
전일 거래, 실시간 거래 PJM-ISO 가 개설
미 국 펜실베니아주
뉴저지주 메릴랜드주
거래 국가, 지역 거래소
효율적인 전력계통 운영
• 2001년 미국 캘리포니아의 전력수급 및 가격 불안정 발생 전력산업 구조개편 도입
• 1990년 영국에서 전력산업 구조개편 시행 - 민영화 및 경쟁적 전력시장 최초 도입 시장체제의 불안정성 보완
• 전력거래의 기술적 장애요인은 대부분 해소가능 세계 전력산업의 방향
국영, 규제, 계획경제 민영, 자유화, 시장경제
• 현재 전세계 60개국 이상에서 전력산업에 경쟁체제 도입 중
•제도보완: 용량시장 등 전력수급 및 가격 안정화 장치 도입확산
• 전력산업 분야에도 이미 효율성이 입증된 시장경제 체제의 적용 확산 불가피
세계 전력 산업의 미래
끝
시장 거래의 기초 지식
